专题02 探究小车速度随时间变化的规律-2023年高考物理实验题专项突破

专题02 探究小车速度随时间变化的规律 1.实验的设计原理 (1)由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法 如图所示，0、1、2、···为时间间隔相等的各计数点，x1、x2、x3、···为相邻两计数点间的距离，若Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=C(常量)，即两连续相等的时间间隔内的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。 (2)由纸带求物体运动加速度的方法 ①用“逐差法”求加速度 根据x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT²(T为相邻两计数点间的时间间隔)求出， 再算出平均值 ②用图像法求加速度 先根据以求出所选的各计数点对应的瞬时速度，后作出v-t图像，图线的斜率为物体运动的加速度。 2.实验步骤 (1)按图把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。 (2)把细绳的一端固定在小车上，跨过滑轮后在另一端挂上适量的钩码，让纸带穿过打点计时器的限位孔后一端固定在小车上，用手拉住小车。 (3)先接通电源，后放开小车，让小车运动，这样打点计时器就在纸带上打下一系列点，取下纸带，更换新纸带，至少重复3次。 (4)选取点迹清晰的纸带进行研究，舍去开头比较密集的点，确定好计数始点，每隔4个计时点取一个计数点，使时间间隔为T=0.1s。 (5)用毫米刻度尺量出各计数点之间的距离、、⋯。用逐差法计算加速度的值，最后求其平均值（计算出各计数点对应的瞬时速度，作出v-t图像，求得直线的斜率即小车运动的加速度)。 典例1：（2022·浙江·高考真题）（1）①“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置如图1所示，长木板水平放置，细绳与长木板平行。图2是打出纸带的一部分，以计数点O为位移测量起点和计时起点，则打计数点B时小车位移大小为______cm。由图3中小车运动的数据点，求得加速度为______m/s2（保留两位有效数字）。 ②利用图1装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是______。 A．换成质量更小的小车                 B．调整长木板的倾斜程度 C．把钩码更换成砝码盘和砝码         D．改变连接小车的细绳与长木板的夹角 （2）“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中， ①下列说法正确的是______； A．拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同                 B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点 C．测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦 D．测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板 ②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要______（选填“2”、“3”或“4”）次把橡皮条结点拉到O点。 典例2：（2019·全国·高考真题）某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究．物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示．已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出．在ABCDE五个点中，打点计时器最先打出的是______点，在打出C点时物块的速度大小为______m/s（保留3位有效数字）；物块下滑的加速度大小为_____m/s2（保留2位有效数字）． 1．（2022·新疆喀什·一模）用电磁打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器的工作频率为50Hz，如图所示的是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。 (1)根据运动学有关公式可求得 vB=16.50cm/s，vC=___cm/s，vD=26.30cm/s； (2)利用求得的数值在如图所示的坐标系中做出小车的v—t图线（以打A点时开始计时）( )，并根据图线求出小车运动的加速度a＝___m/s2；（结果保留2位有效数字） (3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是____cm/s，此速度的物理意义是______。 2．（2022·湖南娄底·模拟预测）某实验小组做“探究匀变速直线运动”实验，实验装置如图甲所示： （1）实验时___________（选填“需要”或“不需要”）用垫块垫高长木板右端以平衡摩擦力； （2）实验中打出的一段纸带如图乙所示，其中每相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s，根据图中数据，可以计算出小车的加速度大小为___________； （3）如果使用的是电火花打点计时器，实验时电压略低于220V，测出的加速度___________（选填“大于”“小于”或“等于”）小车的实际加速度。 3．（2022·天津·模拟预测）在“研究匀变速直线运动”的实验中： ①本实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端附有